Cell：記憶形成的新線索

日期：2012-03-07 09:17:32

通過研究大腦中調控蛋白質形成的少量遺傳物質，來自約翰霍普金斯大學的科學家稱他們找到了一些關于記憶如何形成的新線索，有朝一日或可利用藥物來阻止這一過程中的混亂，治療其導致的精神疾病和腦損耗疾病。

研究人員在發表于3月2日Cell雜志上的論文中稱某些microRNAs是調控腦源性神經營養因子（BDNF）作用的關鍵因子。BDNF長期以來被證實與腦細胞存活、正常學習和改善記憶相關。

在學習的過程中，大腦海馬區的細胞會釋放生長因子蛋白BDNF促進參與記憶形成的其他蛋白合成。BDNF已知促進了腦細胞中低于4%的不同種類蛋白質的合成，然而直到現在科學家們對于它的作用機制仍知之甚少。

在這篇文章中，來自約翰霍普金斯大學醫學院生物化學和神經科學系副教授Mollie Meffert領導的研究小組對BDNF特異性確定開啟哪些蛋白質的機制進行了追蹤，由此揭示出了調控microRNAs的作用。

MicroRNAs是一類可靶向結合和阻斷mRNA的小分子。在細胞中大量的microRNAs可導致蛋白質合成關閉，反而言之，某些microRNAs缺失也可引起特定的蛋白質合成增高。

研究人員測量了用BDNF處理的腦細胞的microRNA水平，并與未經BDNF處理的神經元細胞進行了比較。他們發現在BDNF處理的腦細胞中某些microRNAs的水平較低，表明BDNF調控了這些microRNAs的水平，通過這種調控還影響了蛋白質合成。聚焦于這些在BDNF處理細胞中消失的特異microRNAS，研究人員證實所有的這些microRNAS都擁有相同的基因序列，稱為Let-7 microRNAs。

“其他的研究人員過去曾證實這一短基因序列可選擇性的阻止Let-7 microRNAs生成，”Meffert說。

為了確定Let-7 microRNAs缺失是否會促使BDNF提高特異性蛋白質合成，Meffert研究小組對神經元進行了遺傳工程操作，使得細胞中Let-7 microRNAs水平不會下降。研究人員發現用BDNF處理這些神經元不再會引起microRNA水平降低，或學習與記憶蛋白水平增高。

此外，通過測量BDNF處理細胞中的microRNA水平，研究人員還發現了174種表達增高的microRNAs。這表明BNDF處理還可促進其他一些microRNAs生成，因此降低某些蛋白質的合成。Meffert說在學習和記憶過程中可能必須要降低其中的一些蛋白質的水平，而另外一些可能根本與此無關。

為了證實BDNF是通過microRNA作用來終止某些蛋白質合成的，研究人員對活性腦細胞進行了監控，以確定在何處mRNA對BDNF做出了響應。研究人員發現無法翻譯為蛋白質的mRNA在細胞內的一些小結構中發生了積聚。利用顯微鏡，研究人員對細胞皿中用熒光分子標記的腦細胞進行了觀察。他們發現用BDNF處理細胞可導致發光微小結構的數量和大小不斷增加。因此研究人員確定BDNF利用了microRNA向這些亮點輸送mRNA，由此使這些mRNA遠離了可將它們轉變為蛋白質的翻譯機器。